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Este projecto é financiado pela União Europeia no âmbito de uma acção Sócrates-Minerva. As informações nele contidas são da exclusiva responsabilidade dos seus autores. A União Europeia declina toda a responsabilidade relativamente ao seu uso.
Temática – Máquinas Eléctricas Capítulo – Máquina Síncrona Secção –
FUNCIONAMENTO ISOLADO DA REDE INTRODUÇÃO
Esta primeira página contém uma apresentação genérica do recurso.
pré-requisitos:
nível : Bases de Engenharia Electrotécnica ou Área de Especialização
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duração estimada : 1 hora
autor: Francis Labrique
realização : Sophie Labrique
versão portuguesa : Maria José Resende
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QUESTÃO 1
0. Esquema
A figura 1 esquematiza o funcionamento da máquina síncrona como gerador (alternador) isolado da rede.
Figura 1
O motor de accionamento possui um regulador por forma a manter constante a velocidade de rotação do grupo (à velocidade nominal) ajustando o binário desenvolvido pelo motor. Este regulador recebe como sinal de entrada a velocidade de referência , a velocidade real do grupo e, no caso concreto, um termo de acção preditiva igual ao binário electromagnético correspondente à potência activa medida aos terminais da máquina síncrona.
O circuito de alimentação do indutor inclui um regulador cuja função é manter constante e igual ao seu valor nominal, o valor eficaz da tensão aos terminais do induzido. Ele regula o valor da corrente que deve circular no indutor.
1. Ponto de funcionamento nominal
No ponto de funcionamento nominal a máquina debita a corrente nominal com nominal (indutivo).
Calcular
a impedância de carga a corrente do indutor o binário electromagnético desenvolvido pela máquina
para as condições de funcionamento correspondentes ao ponto nominal.
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AJUDA
• Traçar o diagrama vectorial evidenciando a relação entre a tensão aos terminais da máquina e a e .
RESPOSTA>>
QUESTÃO 1 : DEMONSTRAÇÃO
O diagrama vectorial relativo ao ponto nominal está representado na figura 1.
Figura 1a
Figura 1b
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A impedância tem
um módulo igual a , pelo que
uma fase igual à desfasagem de relativamente a (ou seja, o simétrico da desfasagem de relativamente a ). Como o ponto nominal corresponde a um funcionamento do tipo indutivo, a tensão estará em avanço relativamente a , pelo que:
Tem-se
pelo que resulta
Como :
O binário electromagnético que a máquina desenvolve está associado à potência eléctrica
que ela produz.
Não se teria cometido um erro significativo se, para calcular a potência eléctrica, se tivessem desprezado as perdas de Joule nos enrolamentos e se tivesse escrito:
Com efeito, utilizando esta relação obtém-se = 26,4 kW em vez de 26,7 kW, ou seja, um erro de 1,1%.
A potência vale:
com
Donde:
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QUESTÃO 2
2. Evolução da corrente do indutor em função da carga
Para estudar a forma como o regulador de tensão faz evoluir a corrente do indutor em função da carga, por forma a manter constante a tensão aos terminais do induzido, deve ter-se em conta dois parâmetros (figura 2):
o primeiro, corresponde à desfasagem que a carga impões entre a tensão aos seus terminais e a corrente que ela absorve. O ângulo (desfasagem de relativamente a ) será positivo se a corrente estiver em atraso relativamente à tensão (carga indutiva) e negativo se a corrente estiver avançada relativamente à tensão (carga capacitiva);
o segundo, corresponde ao valor eficaz da corrente que a carga absorve (de zero a ).
Figura 2
Na animação seguinte pode visualizar-se como deverá evoluir a corrente do indutorem função destes dois parâmetros, agindo sobre os seus valores.
Calcular, desprezando a resistência , a equação que relaciona com a corrente debitada assumindo que o regulador de tensão mantém constante o valor eficaz da tensão e igual à tensão nominal de fase . Traçar as curvas para
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diferentes valores de .
AJUDA
• Traçar o diagrama vectorial evidenciando as relações entre , e e negligenciando o termo Faça um raciocínio com base na geometria do diagrama vectorial.
RESPOSTA>>
QUESTÃO 2 : DEMONSTRAÇÃO
Desprezando , obtém-se o diagrama vectorial da figura 1; pelo que:
Figura 1
Como , tem-se, finalmente:
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Figura 2
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